隱式顯式轉(zhuǎn)換的案例
顯式與隱式計(jì)算
這是關(guān)于LS-DYNA的顯式與隱式計(jì)算地 ppt 講義。
顯式隱式.rar
隱式－顯式順序求解.rar
ABAQUS顯式與隱式的區(qū)別
ABAQUS顯式（explicit）和隱式（standard）算法分別對應(yīng)著直接積分法中的中心差分法（顯式）和Newmark（隱式）法等。
比較兩種算法，顯式中心差分法非常適合研究波的傳播問題，如碰撞、高速沖擊、爆炸等。顯式中心差分法的M與C矩陣是對角陣，如給定某些有限元節(jié)點(diǎn)以初始擾動，在經(jīng)過一個時間步長后，和它相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入運(yùn)動，即U中這些節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的分量成為非零量，此特點(diǎn)正好和波的傳播特點(diǎn)相一致。另一方面，研究波傳播的過程需要微小的時間步長，這也正是中心差分法的特點(diǎn)。
而Newmark法更加適合于計(jì)算低頻占主導(dǎo)的動力問題，從計(jì)算精度考慮，允許采用較大的時間步長以節(jié)省計(jì)算時間，同時較大的時間步長還可以過濾掉高階不精確特征值對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。隱式方法要轉(zhuǎn)置剛度矩陣，增量迭代，通過一系列線性逼近（Newton-Raphson）來求解。正因?yàn)?em>隱式算法要對剛度矩陣求逆，所以計(jì)算時要求整體剛度矩陣不能奇異，對于一些接觸高度非線性問題，有時無法保證收斂。
下面分別介紹這兩種算法
abaqus 顯式與隱式的區(qū)別.pdf
展開 LSDYNA-隱式－顯式順序求解
LSDYNA-隱式－顯式順序求解，電腦中存的資料
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Ansys vs Abaqus：隱式與顯式求解的終極博弈
在CAE領(lǐng)域，選擇Standard（隱式）還是Explicit（顯式）求解器，本質(zhì)上是在平衡“計(jì)算精度”與“時間尺度”。
1?? 隱式求解 (Implicit/Standard)
核心是求解 $Ku=F$。每一步都需要進(jìn)行矩陣求逆和牛頓迭代，以確保力平衡。
特點(diǎn)： 絕對收斂。步長可以很大，不受穩(wěn)定性限制。
擅長： 靜力學(xué)、線性振動、緩慢的非線性過程。
痛點(diǎn)： 接觸極度復(fù)雜或大變形時，收斂困難，報(bào)錯“收斂失敗”是常態(tài)。
2?? 顯式求解 (Explicit)
核心是動力學(xué)方程 $Ma=F-I$。直接根據(jù)當(dāng)前時刻的狀態(tài)推導(dǎo)下一時刻，不求逆陣，不迭代。
特點(diǎn)： 沒有收斂問題。但步長受限于穩(wěn)定性準(zhǔn)則（CFL條件），通常極小（$10^{-7}$s量級）。
擅長： 跌落、碰撞、爆炸、高速切削。
痛點(diǎn)： 適合極短時間內(nèi)的物理過程。計(jì)算長時間問題時，累計(jì)誤差大。
3?? 工具選型建議
Abaqus： Standard與Explicit切換極其絲滑，適合處理復(fù)雜的非線性接觸（如密封件、橡膠）。
Ansys： 隱式求解器極其高效穩(wěn)定，配合LS-DYNA插件，在結(jié)構(gòu)靜力和多物理場耦合上具有統(tǒng)治力。
展開 
本周討論熱點(diǎn)：顯式算法與隱式算法
歡迎大家討論啊，希望各位參與進(jìn)來，一周后結(jié)貼給分
Abaqus隱式轉(zhuǎn)顯式分析 ￥10
我們在做顯式動態(tài)分析時經(jīng)常會碰到模型中需要考慮螺栓預(yù)緊力，重力場，過盈配合，預(yù)應(yīng)力等的情況，此時我們便需要用到abaqus隱式轉(zhuǎn)顯式的方法。
通過一個預(yù)緊力的小例子（隱式加載9000N預(yù)緊力，顯式工況為空載）來加以說明。
計(jì)算結(jié)果
通過調(diào)整接觸算法，得到誤差更小的接觸力。(方法2預(yù)緊力誤差為0.22)
huang隱式程序修改為顯式及計(jì)算案例
然而一些特殊的工況，如切削，軋制，沖壓等隱式存在收斂性問題。因此通常使用顯示程序進(jìn)行計(jì)算。但從頭完成顯式晶體塑性構(gòu)造對于一般學(xué)者顯然難度過高，一個簡單的想法就是直接將現(xiàn)成的黃永剛隱式程序改成顯式。abaqus里這是可以實(shí)現(xiàn)的。其基本的步驟是：
1，加入vumat接口程序（見附錄abaqus官網(wǎng)有）
2，對nblock進(jìn)行循環(huán)，計(jì)算應(yīng)力和狀態(tài)變量
3，更新應(yīng)力與狀態(tài)變量，重復(fù)計(jì)算直到增量結(jié)束。
值得注意的是，umat與vumat程序里面剪應(yīng)力分量定義順序與應(yīng)力不同
umat：12，13，23（工程剪應(yīng)變）
vumat：12，23，13（2*工程剪應(yīng)變）
同時采用該方法計(jì)算時計(jì)算效率顯著高于完全顯式，并允許較大的時間增量。為評估模型計(jì)算效率，采用1000個晶粒80000個單元的二維模型進(jìn)行20%的壓縮模擬。耗時3小時，計(jì)算結(jié)果與隱式結(jié)果類似。
展開 如何在abaqus實(shí)現(xiàn)顯式分析與隱式分析交叉進(jìn)行
如題，如何在abaqus中如何在abaqus實(shí)現(xiàn)顯式分析與隱式分析交叉進(jìn)行
基于ABAQUS單點(diǎn)顯式VDLOAD/隱式DLOAD激光沖擊加載(圓形光斑和方形光斑) ￥50
幅值曲線、光斑約束定義
F = p
RETURN
END
VDLOAD顯式沖擊圓形和方形光斑對比
米塞斯應(yīng)力：圓形成四周擴(kuò)散形式，方形相對范圍較小
等效塑性應(yīng)變：圓形中心區(qū)域變形較大，方形整體變形均勻，頂點(diǎn)處出現(xiàn)應(yīng)力集中，變形過大
DLOAD隱式沖擊圓形和方形光斑對比
隱式計(jì)算時間成本較長，此處計(jì)算到1.5e-8
米塞斯應(yīng)力：圓形呈高斯分布，方形均勻
等效塑性應(yīng)變：與顯式規(guī)律基本一致
圓形光斑經(jīng)VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應(yīng)力：隱式計(jì)算得到的應(yīng)力分布相對均勻，且數(shù)值相對較小，但是云圖數(shù)值基本相近
等效塑性應(yīng)變：隱式計(jì)算塑性變形相對均勻，變形相對較小
雖然隱式得到的結(jié)果相對均勻準(zhǔn)確，但是計(jì)算成本相比較高。
方形光斑經(jīng)VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應(yīng)力：顯式更加均勻，無應(yīng)力集中產(chǎn)生，隱式計(jì)算結(jié)果頂點(diǎn)處產(chǎn)生應(yīng)力集中
等效塑性變形：顯式計(jì)算得到的結(jié)果相比隱式更加均勻
位移比較，無明顯區(qū)別
方形實(shí)際沖擊過程并不會出現(xiàn)頂點(diǎn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，模擬與網(wǎng)格相關(guān)，網(wǎng)格大小盡量能被程序所定義的約束坐標(biāo)值整除。
方形光斑的應(yīng)力和應(yīng)變整體相對均勻，實(shí)際激光噴丸過程中方形光斑的沖擊對表面完整性更加有利。
展開 ABAQUS中隱式和顯式的節(jié)點(diǎn)和單元的輸出變量解析
The output variables listed below are available in Abaqus/Explicit.
Mechanical analysis–nodal quantities
CFORCE
Field: yes History: no .fil: no
Contact normal force (CNORMF) and frictional shear force (CSHEARF).
CDISP
Field: yes History: no .fil: no
Contact opening (COPEN) and accumulated tangential motions (CSLIP1, CSLIP2, and
CSLIPEQ) for general contact analyses.
CEDGEACTIVE
Field: yes History: no .fil: no
Status of contact edges for general contact analyses (active as primary, active as
secondary and deactive).
CFRICWORK
Field: yes History: no .fil: no
Contact frictional work for general contact analyses.
CNAREA
Field: yes History: no .fil: no
Contact nodal area for each node with active contact forces in general
展開 顯式動力學(xué)出現(xiàn)必須要用隱式求解的警告
模型設(shè)置：使用hinge連接器，一端連接剛體參考點(diǎn)，一端使用運(yùn)動耦合連接軸孔，在使用顯示求解的時候運(yùn)動耦合參考點(diǎn)出現(xiàn)了下面的錯誤，請問該錯誤會影響結(jié)果嗎，如果會該怎么處理。謝謝
基于接口的huang顯式晶體塑性計(jì)算與隱式計(jì)算結(jié)果對比
昨日展示了三維的對比情況，因此這里對比針對二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應(yīng)力狀態(tài)和單元類型）
模型包含500個晶粒，60000個單元，使用平面應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元（CPE3）
對比指標(biāo)：等效應(yīng)力分布，累計(jì)剪切應(yīng)變分布，滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
結(jié)果如下（默認(rèn)左側(cè)為顯式結(jié)果，右側(cè)為對應(yīng)的隱式結(jié)果）：
拉伸情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布:
剪切情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布:
可以看到使用隱式計(jì)算結(jié)果與顯式計(jì)算結(jié)果幾乎一致，然而顯式的優(yōu)勢是顯而易見的，尤其是在模擬高速沖擊以及其他類似的接觸問題
模擬多晶沖擊的視頻效果如下（隱式計(jì)算無法收斂，而顯式可以輕松完成）
模擬效果可以在公眾號查看
展開 【快鏈效應(yīng)】與自由落體彈簧-隱式結(jié)果導(dǎo)入顯式
魔力彈簧下樓梯
魔力彈簧自由落體“懸浮”現(xiàn)象
魔力彈簧自由落體“懸浮”現(xiàn)象的模擬用到了Abaqus中的一個分析連續(xù)性技術(shù)，即從Abaqus/Standard分析轉(zhuǎn)換到Abaqus/Explicit分析，時間比較久了還有人問到這個模型，今天的USim小課堂我把建模關(guān)鍵細(xì)節(jié)說明一下。
Slinky自由落體“懸浮”試驗(yàn)
→ Standard模型
1. 導(dǎo)入外部的彈簧幾何模型文件，或者通過刪除特征的建模思路，直接在Abaqus中創(chuàng)建一個3D的線體彈簧，具體方法如下：
首先通過Revolution創(chuàng)建一個帶升角的回轉(zhuǎn)片體結(jié)構(gòu)，然后通過Shell edges生成Wire，并刪除多余的邊，得到一個三維線體的彈簧。
創(chuàng)建彈簧1-旋轉(zhuǎn)生成3D的片體彈簧
創(chuàng)建彈簧2-生成Wire并刪除多余的邊
2. 設(shè)置一個矩形梁的截面屬性（1×4）并賦予彈簧，我們只關(guān)心彈簧在自身重力下的最終響應(yīng)，所以這一個分析采用靜力學(xué)分析步，考慮幾何非線性，設(shè)置重啟動輸出的間隔為1，Load模塊定義重力、固定彈簧上端點(diǎn)。
彈簧矩形截面梁
彈簧在自重下的變形
靜力分析結(jié)果表明，由于彈簧受到重力并且上端固定，其變形和應(yīng)力自上而下逐漸減小，這個分析最后一個增量步的計(jì)算結(jié)果要傳遞到下一個分析。
彈簧在自重下的應(yīng)力
→ Explicit模型
1. 在模型樹中復(fù)制Standard模型并重命名（名稱隨意），用作第二個分析，替換Static，General分析步為Dynamic，Explicit，在歷史變量輸出里面設(shè)置輸出彈簧的質(zhì)心坐標(biāo)，主要關(guān)心Y向坐標(biāo)，其他兩個方向可以不輸出。
展開 基于ABAQUS顯式動力學(xué)和隱式動力學(xué)的彎管成型加工分析 ￥50
總結(jié)：顯式動力學(xué)和隱式動力學(xué)對于都可以應(yīng)用于求解彎管成型加工問題，當(dāng)然也可以用于其他的金屬成型問題分析。注意到顯式動力學(xué)分析具有較高的計(jì)算效率，且計(jì)算結(jié)果與隱式算法接近，計(jì)算精度完全可以滿足工程需要，并且顯式動力學(xué)不存在收斂問題，在求解復(fù)雜接觸，大變形等問題上具有天然的優(yōu)勢，因此筆者推薦采用顯式動力學(xué)求解材料加工問題。但也應(yīng)該注意到，在某些簡單問題上，隱式算法其實(shí)式更加穩(wěn)健的，求解精度更高的，需要大家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。如果需要材料在加工過程中需要分析折疊，褶皺，開裂等問題，顯式動力學(xué)算法應(yīng)當(dāng)為唯一選擇。
如需指導(dǎo)，請站內(nèi)私信。下面付費(fèi)可下載案例文件。
展開 6-有限元之顯式算法和隱式算法
靜力學(xué)分析中是不會用到顯式算法的，動力學(xué)分析中主要采用顯式算法（特別是響應(yīng)時間很短的問題），當(dāng)然也可以采用隱式算法，但需要選擇較為合適的時間步長，當(dāng)時間步長取得合適時，拋開計(jì)算時間，兩種算法的結(jié)果是相差不大的，同一個問題大家可以兩種方法都試一試，但總的來說，動力學(xué)分析大多數(shù)問題還是采用顯示算法的。
顯式算法的例子：
物體以高速（比如2000m/s）落在一個平板上，交互時間為0.2秒時
飛機(jī)著陸時的瞬時響應(yīng)
隱式算法的例子：
鈑金成型過程的非線性分析
